Preview

О ВЛИЯНИИ СКОРОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВА ТИТАНА TI-3,5AL-1,1ZR-2,5V ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-3-38-45

Полный текст:

Аннотация

Изучена скоростная зависимость деформационного поведения образцов круглого сечения, приготовленных из сплава Ti-3,5Al-1,1Zr-2,5V, в условиях одноосного растяжения при комнатной температуре. Образцы длиной 200 мм были разделены на три группы по пять штук в каждой. Первая группа образцов была испытана при скорости перемещения траверсы 0,05 мм/мин, вторая группа - при скорости 5 мм/мин, третья группа - при скорости 500 мм/мин. Аттестация микроструктуры титанового сплава в недеформированном состоянии показала, что средний размер зерен α-фазы титана был около 7 мкм, а межзеренные границы преимущественно больше угловые, т. е. соседние зерна разориентированы более чем на 15°. Проведение механических испытаний показало, что характер деформационного поведения титанового сплава не зависит от скорости нагружения. Несмотря на это, с увеличением скорости деформирования возрастали пределы текучести и прочности, тогда как величина полной деформации снижалась. В месте разрушения образцов наблюдалась шейка. Коэффициент сужения не зависел от скорости растяжения. Качественных изменений в характере механического поведения и в морфологии поверхности изломов образцов (присущий вязкому разрушению чашечный излом) не наблюдалось. Увеличение деформируемости образцов со снижением скорости растяжения подтверждается исследованиями микроструктуры образцов. Ширина дифракционных пиков образцов, испытанных с меньшей скоростью, была больше. Флуктуация полученных значений ширины дифракционных линий относительно аппроксимирующей прямой свидетельствует о скоростной чувствительности зерен «твердых» и «мягких» ориентировок. Это указывает на существование последовательности активации систем скольжения. Так, в первую очередь нагружаются «мягкие» зерна, благоприятно ориентированные для легкого призматического скольжения в плоскостях (100) и (110). Далее происходит их упрочнение, что способствует перераспределению нагрузки на «твердые» зерна с базисными нормалями, близкими к оси нагружения, которые на начальном этапе деформировались упруго.

Об авторах

Т. П. Толмачев
Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук; Уральский федеральный университет
Россия


Д. В. Зайцев
Уральский федеральный университет; Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук
Россия


Р. Р. Якупов
Уральский федеральный университет
Россия


Г. П. Панфилов
Уральский федеральный университет
Россия


П. Е. Панфилов
Уральский федеральный университет
Россия


Список литературы

1. Singh G., Ramamurty U. Boron modified titanium alloys // Progress in Materials Science. 2020. Vol. 111. P. 100653.

2. Wu Z., Zhang Y.-W., Jhon M.H, Gao H., Srolovitz D.J. Nanowire Failure: Long = brittle and short = ductile // Nano Letters. 2012. Vol. 12. № 2. P. 910-914.

3. Hémery S., Villechaise P. Investigation of Size Effects in Slip Strength of Titanium Alloys: α Nodule Size Dependence of the Critical Resolved Shear Stress // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. 2018. Vol. 49. № 10. P. 4394-4397.

4. Zhang J., Li X., Xu D., Yang R. Recent progress in the simulation of microstructure evolution in titanium alloys // Progress in Natural Science: Materials International. 2019. Vol. 29. № 3. P. 295-304.

5. Patnaik S.N., Hopkins D.A. Strength of materials: a unified theory. Amsterdam: Elsevier, 2004. 750 p.

6. Smallman R.E., Bishop R.J. Modern physical metallurgy and materials engineering. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1999. 438 p.

7. Campbell J. Castings. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2003. 335 p.

8. Thompson R.P., Clegg W.J. Predicting whether a material is ductile or brittle // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2018. Vol. 22. № 3. P. 100-108.

9. Falodun O.E., Obadele B.A., Oke S.R., Okoro A.M., Olubambi P.A. Titanium-based matrix composites reinforced with particulate, microstructure, and mechanical properties using spark plasma sintering technique: a review // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2019. Vol. 102. № 5-8. P. 1689-1701.

10. Argon A.S. Strengthening Mechanisms in Crystal Plasticity. Oxford: Oxford University Press, 2007. 207 р.

11. Anderson P.M., Rice J.R. Dislocation Emission from Cracks in Crystals or along Crystal Interfaces // Scripta Metallurgica. 1986. Vol. 20. № 11. P. 1567-1472.

12. Eylon D., Fujishiro S., Postans H.J., Froes F.H. High-temperature titanium alloys - A Review // JOM. 1984. Vol. 36. № 11. P. 55-62.

13. Swinburne T.D., Dudarev S.L., Sutton A.P. Classical Mobility of Highly Mobile Crystal Defects // Physical Review Letters. 2014. Vol. 113. № 21. P. 215501.

14. Ohr S.M. An electron-microscopy study of crack tip deformation and its impact on the dislocation theory of fracture // Materials Science and Engineering. 1985. Vol. 72. № 1. P. 1-35.

15. Rajadurai M., Raja Annamalai A. Effect of various sintering methods on microstructures and mechanical properties of titanium and its alloy (Ti-Al-V-X): A review // Russian Journal of Non-ferrous Metals. 2017. Vol. 58. № 4. P. 434-448.

16. Lee T.C., Robertson I.M., Birnbaum H.K. TEM in situ deformation study of the interaction of lattice dislocations with grain boundaries in metals // Philosophical Magazine A: Physics of Condensed Matter, Structure, Defects and Mechanical. 1990. Vol. 62. № 1. P. 131-153.

17. Kacher J., Robertson I.M. In situ and tomographic analysis of dislocation / grain boundary interactions in α-titanium // Philosophical Magazine. 2014. Vol. 94. № 8. P. 814-829.

18. Moussa C., Bernacki M., Besnard R., Bozzolo N. Statistical analysis of dislocations and dislocation boundaries from EBSD data // Ultramicroscopy. 2017. Vol. 179. P. 63-72.

19. Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А., Уманский Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М.: Металлургия, 1982. 632 с.

20. Niezgoda S.R., Kanjarla A.K., Beyerlein I.J., Tome C.N. Stochastic modeling of twin nucleation in polycrystals: an application in hexagonal close-packed metals // International Journal of Plasticity. 2014. Vol. 56. P. 119-138.


Для цитирования:


Толмачев Т.П., Зайцев Д.В., Якупов Р.Р., Панфилов Г.П., Панфилов П.Е. О ВЛИЯНИИ СКОРОСТИ ДЕФОРМИРОВАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ СПЛАВА ТИТАНА TI-3,5AL-1,1ZR-2,5V ПРИ РАСТЯЖЕНИИ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020;(3):38-45. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-3-38-45

For citation:


Tolmachev T.P., Zaytsev D.V., Yakupov R.R., Panfilov G.P., Panfilov P.E. CONCERNING THE INFLUENCE OF DEFORMATION RATE ON THE MECHANICAL BEHAVIOR OF THE TI-3.5AL-1.1ZR-2.5V TITANIUM ALLOY UNDER TENSION. Science Vector of Togliatti State University. 2020;(3):38-45. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-3-38-45

Просмотров: 15


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)